Komórki makrofagów są żołnierzami pierwszej linii układu odpornościowego, wcześnie wkraczającymi na scenę, aby chronić organizm przed obcymi najeźdźcami. Komórki te odpowiadają na krytyczne pytanie układu odpornościowego dla reszty jego oddziałów: przyjaciel czy wróg?
Jako krytyczni reagenci, makrofagi mogą postrzegać pomocną biotechnologię jako zagrożenie. Jeśli urządzenia te nie zostaną stworzone z odpowiednich materiałów lub sił mechanicznych, mogą wywołać odpowiedź immunologiczną, która może spowodować stan zapalny, blizny lub awarię urządzenia.
Ale czym jest właściwy materiał lub właściwa siła mechaniczna? W metaanalizie współprowadzonej przez dr Abigail Clevenger, absolwentkę inżynierii biomedycznej na Texas A&M University, naukowcy podkreślają, że kontekst ma znaczenie.
„Nie każda siła działa tak samo na makrofagi w całym organizmie” – powiedziała dr Shreya Raghavan, współautorka i adiunkt inżynierii biomedycznej. „Na przykład, płuca napełniają się i opróżniają, więc makrofag w płucach jest już przyzwyczajony do tych sił i ma pewne adaptacje do tej mechaniki. Ale to, do czego przystosowuje się makrofag w płucach, różni się od tego, do czego przystosowuje się makrofag w macicy lub jelitach”.
Clevenger, obecnie doktor habilitowany, była współautorem artykułu wraz z dr Aakanksha Jha, doktorem habilitowanym z Uniwersytetu Maryland. Doradca Jha, dr Erika Moore, była również starszym autorem badania. Artykuł, opublikowany w Trends in Biotechnology, podkreśla potrzebę zrozumienia zachowania komórek makrofagów, aby potencjalnie otworzyć drzwi dla nowej lub ulepszonej biotechnologii i ukierunkowanych metod immunoterapii.
„Projektując na przykład immunoterapię raka jelita grubego, nie można po prostu zaprojektować rozwiązania w naczyniu, w którym nie ma mechaniki” – powiedziała Raghavan. „Mechanika zmienia sposób, w jaki zachowują się makrofagi. Rozwiązania projektowe muszą uwzględniać fakt, że są to komórki wrażliwe na mechanikę. W przeciwnym razie ten sam makrofag, który może pomóc urządzeniom funkcjonować w organizmie, może również postrzegać szkodliwe nowotwory jako przyjaciół i pozwolić im się rozprzestrzeniać”.
Według Raghavany, przegląd krytycznie podsumowuje postępy w badaniach nad interakcjami między biotechnologiami a makrofagami z ostatnich czterech lat.
„Czuliśmy, że osiągnęliśmy masę krytyczną w postępie naukowym, więc byliśmy podekscytowani, aby to zebrać” – powiedziała. „Nawet pięć lat temu była to znacząca luka w wiedzy, ale dzięki zintegrowanym narzędziom między inżynierią biomedyczną i tkankową a biologią molekularną i obliczeniową, jest o wiele więcej danych. To piękne”.
Na co dzień Raghavan korzysta z sensora do pomiaru cukru (CGM/FGM), który musi wymieniać co dwa tygodnie, ponieważ reakcja układu odpornościowego na obcy materiał z czasem sprawia, że odczyty stają się mniej wiarygodne. Ma nadzieję, że wiedza zdobyta dzięki przeglądowi naukowemu pomoże jej zespołowi lepiej dostosować takie urządzenia medyczne, jak sensor do pomiaru cukru, aby ograniczyć niepożądane reakcje układu odpornościowego.
„Nie jest to uniwersalne rozwiązanie; musisz wziąć wszystko pod uwagę, ale na tym polega siła i piękno inżynierii” – powiedziała Raghavan. „Możesz go rozbić i przestudiować podstawy, a następnie zbudować go z powrotem w złożoności”.
Źródło: Trends in Biotechnology, fot. Mniej Adobe
DOI: 10.1016/j.tibtech.2024.07.009
